2019-2020学年新教材高中物理 第十一章 电路及其应用 第2节 导体的电阻课件 新人教版必修第

课标要求第2节导体的电阻1．知道导体的电阻的概念和意义，知道U­I图线的斜率表示导体电阻的大小。2．通过实验探究知道影响导体电阻的因素。3．理解并会应用导体电阻的计算公式。4．理解电阻率的概念，了解电阻率大小的相关因素。一、电阻1．填一填(1)定义：导体两端的电压与导体中电流之。(2)定义式：R＝_____。(3)物理意义：反映导体对阻碍作用的物理量。比电流UI(4)导体的U­I图像：①同一导体的U­I图像是一条的直线。②图像的斜率反映了导体的大小。过原点电阻(5)影响导体电阻的因素①探究电路②探究原理a、b、c、d是四条不同的金属导体，串联连接在电路中，电流大小相同，各导体两端的电压与电阻之比都。③探究思路：在长度、横截面积和材料三个因素中，b、c、d跟a相比，分别只有一个因素不同，比较b、c、d与a的电阻关系。④探究结果：导体的电阻与长度、横截面积有关，与导体的材料也有关。相等2．判一判(1)由R＝UI可知，导体的电阻与导体两端的电压成正比。()(2)导体的电阻仅由导体的长度和横截面积两个因素决定。()(3)导体的U­I图线的斜率表示导体的电阻。()××√3.选一选如图所示是“探究导体电阻与长度、横截面积及材料的定量关系”的装置图，a、b、c、d为四条不同的金属导体。在长度、横截面积、材料三个因素方面，b、c、d跟a相比，分别只有一个因素不同：b与a的长度不同；c与a横截面积不同；d与a材料不同。用电压表分别测量a、b、c、d两端的电压。则下列说法正确的是()A．根据a、c两端的电压的关系可知导体电阻与导体长度有关B．根据a、b两端的电压的关系可知导体电阻与横截面积有关C．根据a、d两端的电压的关系可知导体电阻与材料有关D．由实验结论可得出电压与导体的长度、横截面积、材料无关解析：四个电阻串联，通过它们的电流I相等，由U＝IR可知，电阻两端电压U与电阻阻值R成正比，U越大，R越大；a与c只有横截面积不同，可以探究导体电阻与导体横截面积的关系，根据a、c两端的电压的关系知导体电阻与导体横截面积的关系，故A错误；a与b只有长度因素不同，可以探究导体电阻与导体长度的关系，根据a、b两端的电压的关系可知导体电阻与导体长度的关系，故B错误；a与d只有材料因素不同，可以利用a、d探究导体电阻与导体材料的关系，根据a、d两端的电压的关系可知导体电阻与材料有关，故C正确；由实验结论可以得出导体电阻与导体长度、横截面积、材料的关系，故D错误。答案：C二、导体的电阻率1．填一填(1)电阻定律的内容：同种材料的导体，其电阻R与它的长度l成，与它的横截面积S成；导体电阻还与构成它的材料有关。(2)表达式：R＝_____。(3)电阻率①物理意义：表征导体材料的导电特性。②相关因素：导体的材料和导体的。③超导现象：一些金属在温度特别低时电阻可以降到0的现象。正比反比ρlS温度2．判一判(1)导体的长度越大，电阻一定也越大。()(2)导体的电阻率由材料和温度共同决定。()(3)金属的电阻率随温度的升高而增大。()×√√3．想一想由影响导体电阻的因素分析为什么几个电阻串联，总电阻增大，几个电阻并联总电阻减小？提示：几个电阻串联相当于增大了导体的长度，几个电阻并联相当于增大了导体的横截面积。对电阻定律的理解[学透用活]1．公式R＝ρlS是导体电阻的决定式，图中所示为一块长方体铁块，若通过电流I1，则R1＝ρabc；若通过电流I2，则R2＝ρcab。导体的电阻反映了导体阻碍电流的性质，是由导体本身性质决定的。2．适用条件：温度一定，粗细均匀的金属导体或浓度均匀的电解质溶液。3．电阻定律是通过大量实验得出的规律。4．R＝ρlS与R＝UI的比较R＝ρlSR＝UI意义电阻定律的表达式，也是电阻的决定式电阻的定义式R与U、I无关作用提供了测定电阻率的一种方法：ρ＝RSl提供了测定电阻的一种方法：伏安法适用范围适用于粗细均匀的金属导体或浓度均匀的电解液、等离子体纯电阻元件联系导体的电阻取决于导体本身的材料、长度和横截面积，而不是U和I[典例1]如图所示，厚薄均匀的矩形金属薄片边长ab＝2bc。当将A与B接入电压为U的电路中时，电流为I；若将C与D接入电压为U的电路中，则电流为()A．4IB．2IC.12ID.14I[解析]设沿AB方向的横截面积为S1，沿CD方向的横截面积为S2，则有S1S2＝12，AB接入电路时电阻为R1，CD接入电路时电阻为R2，则有R1R2＝ρlabS1ρlbcS2＝41，由欧姆定律得电流之比I1I2＝R2R1＝14，解得I2＝4I1＝4I，故A正确。[答案]A[规律方法]公式R＝ρlS的应用策略(1)公式R＝ρlS中的l是沿电流方向的导体长度，S是垂直于电流方向的横截面积。(2)一定几何形状的导体，电阻的大小与接入电路的具体方式有关，在应用公式R＝ρlS求电阻时要注意确定导体长度和横截面积。(3)一定形状的几何导体当长度和横截面积发生变化时，导体的电阻率不变，体积不变，由V＝Sl可知l和S成反比，这是解决此类电阻变化问题的关键。[对点练清]1．如图所示，a、b、c为同一种材料做成的电阻，b与a的长度相等，但b的横截面积是a的两倍；c与a的横截面积相等，但c的长度是a的两倍。当开关闭合后，三个理想电压表的示数关系是()A．V1的示数是V2的2倍B．V1的示数是V3的2倍C．V2的示数是V1的2倍D．V2的示数是V3的2倍解析：由题意可知：Lc＝2La＝2Lb，Sb＝2Sa＝2Sc；设b的电阻Rb＝R，由电阻定律R＝ρlS得：Ra＝2Rb＝2R，Rc＝2Ra＝4R，Rc∶Ra∶Rb＝4∶2∶1。由电路图可知，a、b、c三个电阻串联，通过它们的电流相等，由U＝IR得：Uc∶Ua∶Ub＝4∶2∶1，故UV3∶UV1∶UV2＝4∶2∶1，V1的示数是V2的2倍，故A正确，C错误；V3的示数是V1的2倍，故B错误；V3的示数是V2的4倍，故D错误。答案：A2．一段粗细均匀的镍铬丝，横截面的直径为d，电阻为R，把它拉制成直径为d10的均匀细丝后，它的电阻变为()A.11000RB.1100RC．100RD．10000R解析：均匀镍铬丝拉制成直径d′＝d10时，其横截面积减小到S′＝S100，由于镍铬丝的体积不变，则其长度变为L′＝100L。根据电阻定律，拉长后的电阻为R′＝ρL′S′＝ρ100L1100S＝10000ρLS＝10000R。答案：D3．目前集成电路的集成度很高，要求里面的各种电子元件都微型化，集成度越高，电子元件越微型化、越小。图中R1和R2是两个材料相同、厚度相同、表面为正方形的导体，但R2的尺寸远远小于R1的尺寸。通过两导体的电流方向如图所示，则关于这两个导体的电阻R1、R2关系的说法正确的是()A．R1＞R2B．R1＜R2C．R1＝R2D．无法确定解析：设正方形导体表面的边长为a，厚度为d，材料的电阻率为ρ，根据电阻定律得R＝ρlS＝ρaad＝ρd，可见正方形电阻的阻值只和材料的电阻率及厚度有关，与导体的其他尺寸无关，选项C正确。答案：C对电阻率的理解[学透用活]1．电阻与电阻率的对比电阻R电阻率ρ描述对象导体材料物理意义反映导体对电流阻碍作用的大小，R大，阻碍作用大反映材料导电性能的好坏，ρ大，导电性能差决定因素由材料、温度和导体形状决定由材料、温度决定，与导体形状无关单位欧姆(Ω)欧姆·米(Ω·m)联系R＝ρlS，ρ大，R不一定大，导体对电流阻碍作用不一定大；R大，ρ不一定大，导电性能不一定差2.各种材料的电阻率与温度的关系(1)金属的电阻率随温度升高而增大。(2)有些半导体的电阻率随温度升高而减小，且随温度的改变变化较大，常用于制作热敏电阻。(3)有些合金，如锰铜合金、镍铜合金的电阻率几乎不受温度变化的影响，常用于制作标准电阻。(4)当温度降低到绝对零度附近时，某些材料的电阻率突然降低到零，成为超导体。[典例2]关于材料的电阻率，下列说法中正确的是()A．把一根长导线截成等长的三段，则每段的电阻率都是原来的13B．材料的电阻率随温度的升高而增大C．纯金属的电阻率较合金的电阻率小D．电阻率是反映材料导电性能好坏的物理量，电阻率越大的导体对电流的阻碍作用越大[解析]电阻率是材料本身的一种电学特性，与导体的长度、横截面积无关，A选项错。金属材料的电阻率随温度升高而增大，半导体材料则相反，B选项错。合金的电阻率比纯金属的电阻率大，C选项对。电阻率大表明材料的导电性能差，不能表明导体对电流的阻碍作用一定大，因为电阻才是反映导体对电流阻碍作用大小的物理量，D选项错。[答案]C[规律方法]电阻率与电阻是两个不同的概念，电阻率与材料和温度有关，而导体电阻既与材料有关，还与l、S有关。ρ大R不一定大；ρ小，R不一定小。[对点练清]1．关于金属的电阻率，下列说法正确的是()A．纯金属的电阻率较小，合金的电阻率较大，绝缘体的电阻率最大B．纯金属的电阻率随温度的升高而减小，绝缘体的电阻率随温度的升高而增大C．合金的电阻率随温度的升高而减小D．电阻率的大小只随温度的变化而变化，与材料无关解析：由不同种类金属的电阻特点知A对。纯金属的电阻率随温度的升高而增大，而合金的电阻率随温度的升高增加量很小或不变，B、C错。电阻率除与温度有关外，还与材料有关，D错。答案：A2．[多选]金属材料的电阻率有以下特点：一般而言，纯金属的电阻率小，合金的电阻率大；金属的电阻率随温度的升高而增大，有的金属的电阻率随温度变化而显著变化，有的合金的电阻率几乎不受温度的影响。根据以上的信息，判断下列说法中正确的是()A．连接电路用的导线一般不用合金来制作B．电炉、电阻器的电阻丝一般用合金来制作C．电阻温度计一般用电阻率几乎不受温度影响的合金来制作D．标准电阻一般用电阻率随温度变化而显著变化的金属材料制作解析：电路中导线输送电能，但由于导线本身有电阻，所以导线也要消耗电能，并转化为热量，导线电阻越小，在其他条件一定的情况下，损耗的电能也越小，故应选择电阻率小的材料制作导线，由提供的信息知纯金属较合适；电炉等电热器是利用电流的热效应工作，流过电热器的电流与导线上的电流相等，但电热器却能明显发热，说明其电阻大，选择电阻率大的合金丝较合适；电阻温度计是利用材料的电阻率随温度有明显变化的原理工作的，电阻率几乎不受温度的影响的材料显然不能制作电阻温度计；标准电阻要保证其阻值不变，所以应选用电阻率随温度变化小的材料。综上所述，正确的说法应为A、B。答案：AB3．根据电阻定律可得电阻率ρ＝RSl，对于温度一定的某种金属导线来说，它的电阻率()A．跟导线的电阻成正比B．跟导线的横截面积成反比C．由所用金属材料本身特性决定D．跟导线的长度成正比解析：导线的电阻率与导线的电阻大小、横截面积、长度无关，由材料本身特性决定，故C正确。答案：C一、小灯泡的伏安特性曲线(科学思维)[选自鲁科版新教材P68“物理聊吧”]如图是某次实验得到的小灯泡的伏安特性曲线。观察曲线，你能确定小灯泡的电阻随电压怎样变化吗？为什么会发生这样的变化？试分别求出小灯泡两端电压为1V和3V时的电阻。[提示]小灯泡的电阻随电压的增大而增大，因为随着电压的增大，灯丝的温度升高，电阻率增大，由R＝ρlS可知，灯丝的电阻增大。由R＝UI可知，R1＝U1I1＝10.4Ω＝2.5Ω，R2＝U2I2＝30.6Ω＝5Ω。二、典题好题发掘，练典题做一当十[选自鲁科版新教材P70“例题”]某滑动变阻器的结构如图所示，A、B是绕在绝缘筒上的电阻丝的两个接线柱，C、D是金属杆的两个接线柱。电阻丝上能够与滑片P接触的地方的绝缘漆已被刮去，使滑片P能把金属杆与电阻丝连接起来。把A和C接线柱接入电路中，当滑片P由B向A移动时，接入电路的电阻将由大变小，这是为什么？你是否可以设计出另外几种连接方案，使滑片P移动时接入电路的电阻由大变小？[分析]根据滑动变阻器的结构特点，金属杆的电阻可忽略而视为导线。当将A、B中的一端与C、D中的一端相连时，移动滑片P可改变接入电路中的电阻丝的长度，从而改变电阻。滑动P时，接入电路中的电阻丝越长，则接入电路中的电阻就越大，